- 2009 -

PROGRAMA DE REVISÃO INTENSIVA PARALELA

RUMO AO VESTIBULAR”

Disciplina

Tema

Professor

Natureza

Dia / Mês / Ano

Código Sequencial

Química

Propriedades coligativas

Regina

Rumo ao Vestibular

Aula 18

Propriedades Coligativas

As propriedades coligativas são estudadas comparando-se o comportamento da solução em determinadas condições com o comportamento do respectivo solvente puro nas mesmas condições.

São as seguintes:

TONOMETRIA OU TONOSCOPIA:

É o estudo da diminuição da pressão máxima de vapor de um solvente, provocada pela adição de um soluto não volátil.

Quando a pressão máxima de vapor se iguala á pressão externa local, o líquido entra em ebulição.

A pressão atmosférica diminui conforme a altitude aumenta, ou seja, quanto maior a altitude, menor a pressão atmosférica.

PRESSÃO MÁXIMA DE VAPOR:

A pressão de vapor de um solvente na solução é sempre menor que a do respectivo solvente puro.

Obs: Quanto maior for o número de partículas (n° de mol) do soluto não volátil na solução, maior será o abaixamento absoluto da pressão máxima de vapor.

EBULIOSCOPIA OU EBULIOMETRIA:

É o estudo da elevação do ponto de ebulição do solvente em uma solução.

Soluções preparadas pela adição de solutos não voláteis a um solvente apresentam um ponto de ebulição (PE) maior que a do solvente puro.

O aumento do PE pode ser justificado pela diminuição da pressão máxima de vapor que é devida à presença do soluto.

Para que ocorra a ebulição da solução, é necessário que ela seja aquecida até que sua pressão de vapor se iguale á pressão atmosférica.

CRIOSCOPIA OU CRIOMETRIA:

É o estuda da diminuição do ponto de congelamento de um solvente em uma solução.

Soluções preparadas pela adição de solutos não voláteis a um solvente apresentam um ponto de solidificação (congelamento) menor que a do solvente puro.

A adição de um soluto não volátil provoca um abaixamento do ponto de congelamento. Esse abaixamento pode ser explicado pelo fato das partículas do soluto dificultarem a cristalização do solvente.

4- OSMOCOPIA OU OSMOMETRIA OU OSMOSE:

Difusão é o movimento espontâneo das partículas de uma substância de se espalharem uniformemente em meio a partículas de outra substância ou, então, de atravessarem uma parede porosa.

DIFUSÃO ENTRE SOLUÇÕES:

Membranas semi-permeáveis

Possuem ação seletiva (deixam passar certo tipo de substância e outras não).

Exemplo: membrana celular, papel celofane, usado em aparelhos de hemodiálise, etc.

A passagem do solvente através de membranas semipermeáveis é denominada osmose e ocorre no seguinte sentido:

Solução ou solução menos concentrada → solução mais concentrada.

Para impedir a osmose, teremos que exercer uma pressão sobre o sistema no sentido inverso ao da osmose.

A pressão que é preciso exercer sobre um sistema para impedir que a osmose ocorra espontaneamente é denominada de pressão osmótica (π).

π.V = n.R.T ou π = M.R.T Onde M = molaridade

As soluções podem ser classificadas quanto ás suas pressões osmóticas:

Meio hipertônico: πA > πB

Meio hipotônico: πA < πB

Isotônica πA = πB

Dependendo da natureza do soluto, a fórmula acima deve ser acrescida de um fator de correção, que chamaremos de “ i”.

π.V = n.R.Ti ou π = M.R.Ti

Fator de correção de van’t Hoff (i)

i = 1 + α . (q-1)

α = grau de dissociação ou ionização.

q = número total de íons liberados na ionização ou na dissociação de um composto.

PARTÍCULAS DISSOLVIDAS:

Os solutos não voláteis podem ser de 2 tipos: moleculares ou iônicos.

Solutos moleculares (não-eletrólito): A maioria desses solutos origina soluções moleculares (q=1).

As soluções moleculares não sofrem dissociação e nem ionização (exceto ácidos) e são compostos que fazem ligações covalentes (FONClBr...).

Exemplo: soluto glicose (C6H12O6)

1 mol de glicose(s) → 1 mol de glicose (aq)

Solutos iônicos (eletrólito): Originam soluções iônicas.

Os solutos iônicos sofrem ionização em presença de água, que promove a separação dos íons presentes no soluto.

Exemplo:

K3PO4 → 3K+ + SO42–

O número de partículas (íons) presente na solução é 4 vezes o número de partículas adicionado à água (q=4).

Encontramos íons, também, provenientes da ionização do ácido, que é um soluto molecular.

Exemplo:

H2SO4 → 2 H+ + 1 SO42–

O número de partículas (íons) presente na solução é 3 vezes o número de partículas (moléculas) adicionado à água (q=3).

Nas mesmas condições experimentais, o efeito coligativo das soluções iônicas é sempre maior que o das soluções moleculares.

Exercícios conceituais

1. (Unifesp 2007) Os polímeros fazem parte do nosso cotidiano e suas propriedades, como temperatura de fusão, massa molar, densidade, reatividade química, dentre outras, devem ser consideradas na fabricação e aplicação de seus produtos. São apresentadas as equações das reações de obtenção dos polímeros polietileno e náilon-66.

a) Quanto ao tipo de reação de polimerização, como são classificados os polímeros polietileno e náilon-66?

b) A medida experimental da massa molar de um polímero pode ser feita por osmometria, técnica que envolve a determinação da pressão osmótica (π) de uma solução com uma massa conhecida de soluto. Determine a massa molar de uma amostra de 3,20 g de polietileno (PE) dissolvida num solvente adequado, que em 100 mL de solução apresenta pressão osmótica de 1,64 × 10-2 atm a 27 °C.

Dados: π = iRTM, onde i (fator de n=van't Hoff) = 1

R = 0,082 atm.L.K-1.mol-1

T = temperatura Kelvin

M = concentração em mol.L-1

2. Assinale a alternativa que apresenta uma situação em que se faz uso de uma propriedade coligativa.

a) Preparação de charque por adição de sal à carne.

b) Adição de suco de limão para talhar o leite.

c) Uso de sulfato de alumínio para tratamento de água.

d) Abaixamento de temperatura da água para adicionar CO2.

e) Adição de álcool anidro à gasolina.

3. (Pucmg 2006) Considere as seguintes soluções aquosas, a 25 °C e 1 atm:

X - 0,20 mol/L de sacarose (C12H22O11)

Y - 0,50 mol/L de cloreto potássio (KCl)

Z - 0,50 mol/L de sulfato de sódio (Na2SO4)

Considerando-se as propriedades coligativas de tais soluções, é INCORRETO afirmar que:

a) a solução X é a de maior pressão de vapor.

b) a solução Y tem uma temperatura de congelamento menor do que a solução Z.

c) as três soluções apresentam temperatura de ebulição superior a 100 °C.

d) a ordem crescente de temperatura de ebulição dessas soluções é: X < Y < Z.

4. (Pucmg 2006) As temperaturas normais de ebulição da água, do etanol e do éter etílico são, respectivamente, 100 °C, 78 °C e 35 °C. Observe as curvas no gráfico da variação de pressão de vapor do líquido ( Pv ) em função da temperatura ( T ).

As curvas I, II e III correspondem, respectivamente, aos compostos:

a) água, etanol e éter etílico.

b) éter etílico, etanol e água.

c) éter etílico, água e etanol.

d) água, éter etílico e etanol.

5. (Pucmg 2006) Sejam dadas as seguintes soluções aquosas:

I. 0,1 mol/L de cloreto de potássio (KCl)

II. 0,3 mol/L de glicose (C6H12O6)

III. 0,1 mol/L de sacarose (C12H22O11)

IV. 0,3 mol/L de sulfato de sódio (Na2SO4)

Assinale a alternativa que apresenta as soluções em ordem decrescente de temperatura de ebulição.

a) III > I > II > IV

b) IV > II > I > III

c) IV > II > III > I

d) III > II > I > IV

6. (Pucmg 2006) Certas propriedades físicas de um solvente, tais como temperatura de ebulição e de solidificação, são alteradas quando nele dissolvemos um soluto não-volátil. Para se verificar esse fato, quatro sais distintos foram dissolvidos em frascos contendo a mesma quantidade de água, formando as soluções I, II, III e IV, como indica o esquema a seguir:

Assinale a alternativa que apresenta soluções em ordem CRESCENTE de abaixamento da temperatura de solidificação.

a) IV < I < II < III

b) III < I < II < IV

c) IV < II < I < III

d) III < II < I < IV

7. (Pucmg 2007) Em um laboratório, um estudante recebeu três diferentes amostras (X, Y e Z). Cada uma de um líquido puro, para que fosse estudado o comportamento de suas pressões de vapor em função da temperatura. Realizado o experimento, obteve-se o seguinte gráfico da pressão de vapor em função da temperatura.

Considerando-se essas informações, é CORRETO afirmar que:

a) o liquido Z é aquele que apresenta maior volatilidade.

b) o líquido X é o que apresenta maior temperatura de ebulição ao nível do mar.

c) as forças de atração intermoleculares dos líquidos aumentam na ordem: X < Y < Z.

d) a temperatura de ebulição do liquido Z, à pressão de 700 mmHg, é 80 °C.

8. (Ufsc 2004) A panela de pressão permite que alimentos sejam cozidos em água muito mais rapidamente do que em panelas convencionais. Sua tampa possui uma borracha de vedação que não deixa o vapor escapar a não ser através de um orifício sobre o qual assenta um peso (válvula) que controla a pressão. O esquema da panela de pressão e um diagrama de fases da água são apresentados abaixo. A pressão exercida pelo peso da válvula é de 0,4 atm e a pressão atmosférica local é de 1,0 atm.

De acordo com as informações do enunciado e do gráfico acima, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

(01) A água, dentro da panela de pressão, entrará em ebulição a 110°C.

(02) Reduzindo o peso da válvula pela metade, a água entrará em ebulição a 100°C.

(04) Aumentando a intensidade da chama sob a panela, a pressão interna do sistema aumenta.

(08) Se, após iniciar a saída de vapor pela válvula, a temperatura for reduzida para 60°C, haverá condensação de vapor d'água até que a pressão caia para 0,5 atm.

(16) Na vaporização da água o principal tipo de interação que está sendo rompida entre as moléculas são ligações de hidrogênio.

Exercícios avançados

1) Em uma amostra de água do mar dissolve-se um pouco de sacarose. Em relação à conseqüência deste acréscimo de sacarose, são feitas as seguintes afirmações:

I. A pressão de vapor da água diminui.

II. A pressão osmótica da solução aumenta.

III. A condutividade elétrica da solução permanece praticamente a mesma.

IV. A temperatura precisará descer mais para que possa começar a solidificação.

V. O grau de dissociação dos sais presentes na água do mar permanecerá praticamente o mesmo.

Das afirmações, estão CORRETAS:

a) Apenas I, II e III.

b) Apenas II, III e IV.

c) Apenas III, IV e V.

d) Apenas II, III, IV e V.

e) Todas.

2)

a) No topo do Monte Everest a água entra em ebulição a 76°C. Consultando o gráfico, qual deve ser o ponto de ebulição do éter dietílico no mesmo local? Justifique.

b) Através dos dados do gráfico pode-se afirmar que, sob uma mesma pressão, o ponto de ebulição do 1-butanol é maior do que o do éter dietílico. Explique esse comportamento com base na estrutura desses compostos.

3) Em um mesmo local, a pressão de vapor de todas as substâncias puras líquidas:

a) tem o mesmo valor à mesma temperatura.

b) tem o mesmo valor nos respectivos pontos de ebulição.

c) tem o mesmo valor nos respectivos pontos de congelação.

d) aumenta com o aumento do volume do líquido presente, à temperatura constante.

e) diminui com o aumento do volume de líquido presente, à temperatura constante.

4) A uma dada temperatura, possui a MENOR pressão de vapor a solução aquosa:

a) 0,1 mol/L de sacarose.

b) 0,2 mol/L de sacarose.

c) 0,1 mol/L de ácido clorídrico.

d) 0,2 mol/L de ácido clorídrico.

e) 0,1 mol/L de hidróxido de sódio.

5) Tem-se duas soluções aquosas, ambas de concentração igual a 0,1M, uma de cloreto de sódio e outra de cloreto de magnésio. Com respeito a essas soluções, indicar entre as alternativas a seguir, a que contém a afirmação correta.

a) A solução de cloreto de magnésio é melhor condutora de eletricidade.

b) Ambas as soluções têm a mesma normalidade.

c) A solução de cloreto de sódio congela a uma temperatura inferior à da solução de cloreto de magnésio.

d) Ambas as soluções apresentam a mesma pressão osmótica.

e) Os pontos de ebulição das duas soluções são iguais ao da água pura.

6) Comparando-se as estruturas moleculares do etanol e do etilenoglicol (etanodiol) podemos concluir que

a) ambos são solúveis em água.

b) o etanol é mais viscoso que o etilenoglicol.

c) a pressão de vapor do etilenoglicol é maior que a do etanol.

d) o ponto de ebulição do etanol é maior que o etilenoglicol.

e) o etanol pode ser queimado enquanto o etilenoglicol não.

7) Aquecendo água destilada, numa panela aberta e num local onde a pressão ambiente é 0,92 atm, a temperatura de ebulição da água:

a) será inferior a 100 °C

b) depende da rapidez do aquecimento

c) será igual a 100 °C

d) é alcançada quando a pressão máxima de vapor saturante for 1atm.

e) será superior a 100 °C

8) A aparelhagem esquematizada na figura (1) é mantida a 25 °C. Inicialmente, o lado direito contém uma solução aquosa um molar em cloreto de cálcio, enquanto que o lado esquerdo contém uma solução aquosa um décimo molar do mesmo sal. Observe que a parte superior do lado direito é fechada depois da introdução da solução e é provida de um manômetro. No início de uma experiência as alturas dos níveis dos líquidos nos dois ramos são iguais, conforme indicados na figura, e a pressão inicial no lado direito é igual a uma atmosfera.

Mantendo a temperatura constante, à medida que passa o tempo, a pressão do ar confinado no lado direito irá se comportar de acordo com qual das curvas representadas na figura (2)?

a) A.

b) B.

c) C.

d) D.

e) E.

9) Foi observado que o cozimento de meio quilo de batatas em 1 litro de água é mais rápido se adicionarmos 200 gramas de sal à água de cozimento. Considere as seguintes possíveis explicações para o fato:

1- a adição de sal provoca um aumento da temperatura de ebulição da água;

2- a adição de sal provoca um aumento da pressão de vapor da água;

3- o sal adicionado não altera a temperatura de ebulição da água, mas reage com o amido das batatas.

Está(ão) correta(s) a(s) explicação(ões):

a) 1 apenas

b) 2 apenas

c) 3 apenas

d) 1 e 2 apenas

e) 1, 2 e 3

10) Uma série de soluções foram preparadas dissolvendo-se diferentes massas de sacarose em 1000 g de H‚O. Essas soluções foram resfriadas e as suas temperaturas de congelação, determinadas. Os resultantes obtidos encontram-se descritos no gráfico a seguir.

Com relação às soluções R e S, indicadas no gráfico, a afirmativa FALSA é

a) a concentração da solução R é menor que a da solução S.

b) a pressão de vapor da solução R é maior que a da solução S, numa dada temperatura.

c) a temperatura de ebulição da solução S é maior que a da água pura.

d) adicionando-se sacarose à solução S, a sua temperatura de ebulição aumentará.

e) evaporando-se 10% do solvente da solução S, a sua pressão de vapor aumentará.

11) As paredes dos glóbulos brancos e vermelhos do sangue são membranas semipermeáveis. A concentração de soluto no sangue é cerca de 0,60 M.

Os glóbulos brancos e vermelhos foram isolados de uma amostra de sangue.

Constante universal dos gases = 0,082 atm.L/K.mol

a) O que acontecerá se as células sangüíneas forem colocadas em solução salina 1,0 M? Justificar.

b) Calcular a diferença de pressão existente entre o interior e o exterior das células do sangue, quando colocadas em água pura a 27 °C.

12) A variação das pressões de vapor de HCCl3 e C2H5Cl com a temperatura é mostrada no gráfico.

Considere a pressão de 1 atmosfera:

a) a que temperatura cada substância entrará em ebulição?

b) qual é o efeito da adição de um soluto não volátil sobre a pressão de vapor das soluções?

13) Em países onde os invernos são rigorosos, coloca-se sobre o leito de ruas consideradas prioritárias ao trânsito, uma mistura de sal (NaCl), cloreto de cálcio (CaCl2) e areia, para diminuir os riscos de derrapagens dos veículos, durante os períodos de nevadas. Cada um desses produtos tem uma função definida, que associadas são muito eficientes.

Indique a afirmação correta.

a) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, absorve calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo.

b) O sal eleva o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, absorve calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo.

c) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio quando se dissolve, libera calor, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo.

d) O sal abaixa o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio dissolve-se através de uma reação endotérmica, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo.

e) O sal eleva o ponto de congelamento da água, o cloreto de cálcio dissolve-se através de uma reação endotérmica, e a areia aumenta a aderência dos pneus ao solo.

14) Foram realizadas medidas de pressão de vapor em experiências com o tubo de Torricelli utilizando os líquidos puros: água, álcool, éter e acetona, todos na mesma temperatura de 20 °C e ao nível do mar. Os resultados foram os seguintes:

Considerando os mesmos líquidos, a 20 °C, os que entrariam em ebulição na referida temperatura num ambiente onde a pressão fosse reduzida a 150 mmHg seriam:

a) nenhum dos líquidos

b) apenas a acetona

c) apenas o éter e a acetona

d) apenas a água

e) apenas a água e o álcool

Gabarito dos exercícios conceituais

1. a) De acordo com as equações dadas, temos:

Polietileno: polímero de adição.

Náilon-66: polímero de condensação.

b) Dados: m = 3,20 g; V = 100 mL = 0,1 L;

π = 1,64 × 10-2 atm; T = 27 °C = 300 K.

X = massa molar

π = iRTM

M = n/V; M = m/(X × V).

π = i × R × T × m/(X × V)

1,64 × 10-2 = 1 × 0,082 × 300 × 3,20/(X × 0,1)

X = 48000 g/mol.

A massa molar da amostra é 48000 g/mol.

2. [A]

3. [B]

4. [B]

5. [B]

6. [C]

7. [C]

8. 01 + 16 = 17

Gabarito dos exercícios avançados

1) E

2) a) Aproximadamente 10 ° C

b) Devido as partes de hidrogênio existentes entre as moléculas do 1-butanol

3) B

4) D

5) A

6) A

7) A

8) B

9) A

10) E

11) a) As células sangüíneas murcharão

b) 14, 76 atm

12) a) Temperatura de ebulição do C2H5Cl 10°C; Temperatura de ebulição do HCCl3 ¸ 60°C.

b) A adição de um soluto não volátil num líquido puro diminui a pressão de vapor do mesmo (tonoscopia).

13) A

14) C

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